Efecto del ligante orgánico en el comportamiento mecánico a alta temperatura de refractarios de MgO-C-Antioxidante.

S.E. GASS; NORBERTO BELLANDI; P.G: GALLIANO; A.G. TOMBA MARTINEZ

Mar del Plata

Jornada; Jornada Nacional de Investigación Cerámica JONICER 2017; 2017

INTEMA - ATAC

En este trabajo, se evaluó el comportamiento mecánico de dos ladrillos refractarios de MgO-C que difieren en el tipo de ligante orgánico (resina fenólica R y alquitrán químicamente modificado SB, 3% p/p), mientras que el resto de los componentes es común a ambos, contenido de grafito 12% p/p, antioxidante aluminio 2% p/p y magnesia 83 % p/p (70/30 electrofundida/sinterizada). La evaluación mecánica fue llevada a cabo mediante ensayos de compresión a temperatura ambiente (Tamb), 600ºC, 1000ºC, 1200ºC y 1400ºC, sobre probetas cilíndricas (Ø: 30 mm, altura: 45 mm), empleando una máquina universal servohidráulica (Instron 8501) con velocidad 0.1mm/min en control por desplazamiento y un extensómetro capacitivo (Instron ± 0.6 µm) para medir la deformación longitudinal en contacto directo con la probeta. En alta temperatura, los materiales recibieron calentamiento a 5ºC/min en un horno eléctrico de elementos calefactores de SiC hasta la temperatura de ensayo en atmósfera de flujo de argón (5l/min), permitiendo la estabilización térmica durante 30 minutos antes del incremento de la carga. Los ladrillos denominados R12-1 y SB12-1, se diferencian en diversas características desde el momento de su fabricación por prensado, debido al tipo de ligante utilizado, el cual además de condicionar el proceso de mezclado de las materias primas y los requerimientos para obtener la estabilización de la liga orgánica, da lugar a la formación de estructuras carbonosas en completa dependencia del precursor que da origen a su formación. A partir de la pirólisis de la resina fenólica se obtienen estructuras amorfas (?glassy carbon?) propias de los polimeros termorrigidos, sin cambios de viscosidad, mientras que durante la pirólisis del alquitrán (modificado), la formación de la mesofase transita cambios de la viscosidad en función de la temperatura, lo cual permite obtener estructuras mejor distribuidas y grafitizables. La interacción de las estructuras carbonosas en formación con especies gaseosas, el aluminio y la magnesia son las causas principales que modifican el comportamiento mecánico desde Tamb hasta 1400ºC . Las temperaturas de análisis adoptadas fueron seleccionadas considerando que a temperaturas < 600ºC el principal efecto atañe al ligante (pirólisis). Al elevar la temperatura hasta 1000ºC interviene el antioxidante interactuando con el carbono residual y/o grafito para la formación de carburos. Conforme se eleva la temperatura alcanzando los 1200ºC, la descomposición de carburos y procesos oxidantes en los cuales interviene a su vez la magnesia dan lugar a la formación de espinela, y finalmente al transitar este último tramo de temperaturas hasta 1400ºC progresa la formación de espinela y se presenta la reduccion carbotermal entre la magnesia y especies gaseosas como el CO y el CO2. El estudio sistemático de estos ladrillos se plantea con el objetivo de determinar a partir de las curvas tensión ? deformación y la caracterización de los materiales post-ensayo, los efectos asociados a las fuentes de carbono provenientes de los ligantes utilizados, que puedieran condicionar las tranformaciones físico-químicas conocidas, que experimentan los ladrillos y la respuesta mecánica en caliente.